Đang tải... (xem toàn văn)
Trong tự nhiên các chất đều có xu hướng dịch chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp.+ Hiện tượng các chất dịch chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp được gọi là khuếch tán.+ Hiện tượng nước hoặc dung môi dịch chuyển qua màng từ nơi có nồng độ (dung môi, hoặc nước) cao đến nơi có nồng độ thấp được gọi là thẩm thấu.+ Hiện tượng chất rắn khuếch tán vào chất khí được gọi là thăng hoa+ Hiện tượng chất lỏng khuếch tán vào chất khí được gọi là bay hơi.Các hiện tượng: thẩm thấu, thăng hoa, bay hơi là các dạng khác nhau của hiện tượng khuếch tán.
Bài 11: Vận chuyển các chất qua màng sinh vật Trong tự nhiên các chất đều có xu hướng dịch chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. + Hiện tượng các chất dịch chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp được gọi là khuếch tán. + Hiện tượng nước hoặc dung môi dịch chuyển qua màng từ nơi có nồng độ (dung môi, hoặc nước) cao đến nơi có nồng độ thấp được gọi là thẩm thấu. + Hiện tượng chất rắn khuếch tán vào chất khí được gọi là thăng hoa + Hiện tượng chất lỏng khuếch tán vào chất khí được gọi là bay hơi. Các hiện tượng: thẩm thấu, thăng hoa, bay hơi là các dạng khác nhau của hiện tượng khuếch tán. I. VẬN CHUYỂN THỤ ĐỘNG. Các phân tử kỵ nước hoà tan được trong lipít (rượu. VTM A, K…) thì vận chuyển qua lớp kép phốtpho lipít dễ dàng theo cơ chế khuếch tán thông thường. Nước và O 2 vận chuyển luồn lách qua lớp phốt pholipít của màng. Những phân tử có kích thước lớn, ưa nước hoặc có kích thước nhỏ mà phân cực thì đi qua lớp phốt pholipit theo các kênh prôtêin. Các phân tử prôtêin xuyên màng có vai trò quyết định tính thấm chọn lọc của màng, nó cho phép một số chất không qua được lớp phốt pho lipít kép thực hiện khuếch tán qua màng không tiêu hao năng luợng. Nhập bào (endocytosis) và sự xuất bào (exocytosis) là sự vận chuyển các chất qua màng sinh chất trong đó có sự thay đổi và tái tạo của màng để tạo nên các bóng hoặc túi (dạng không bào – vacuoles) được bao bọc bởi màng và dùng như một phương tiện vận chuyển vật chất qua màng. 4.2.Sự nhập bào (endocytosis). Quá trình này gắn liền với sự hình thành các bóng nội bào do sự lõm vào và tách ra của một phần màng có chứa chất rắn hoặc dịch lỏng. Người ta phân ra ba dạng nhập bào: + Đại ẩm bào( macropinocytosis) + Vi ẩm bào (microcytosis) + Thực bào (phagocytosis) 4.3. Sự xuất bào: (cxocytosis) Là hiện tượng tạo thành các bóng xuất bào trong tế bào từ mạng lưới nội sinh chất và phức hệ Golgi. Bóng xuất bào được bao bởi màng và chứa các chất tiết (nội tiết và ngoại tiết) như các chất mucigen, Zymogen, caá hooc môn v.v… Như vậy sự xuất bào là phương thức vận chuyển các chất ra khỏi tế bào qua màng sinh chất. Khi các bóng bào đã được hình thành nó sẽ được di chuyển dần tới màng sinh chất và gắn vào mặt trong của màng sinh chất, nhờ sự chuyển động của dòng chất tế bào và sự cholesterol rút của các vi sợi , vi ống và tiêu hao năng lượng từ ATP. Khi nó được chuyển tới màng sinh chất nó sẽ được gắn vào màng sinh chất , hai màng hoà hợp tạo nên vùng hoà hợp tại đó các prôtein màng di chuyển làm cho lớp lipit đứt ra thành các mixen khi đó bóng xuất bào được mở ra giải phóng các chất ra ngoài.Sự hoà hợp và hoà tan của 2 màng là tuỳ thuộc vào một loại prôtêin đặc trưng (prôtêin hoà hợp màng). Bài 13: Khái quát về năng lượng và chuyển hoá vật chất I. NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO 1. Khái niệm về năng lượng Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công. Có nhiều dạng năng lượng khác nhau: cơ năng, hoá năng, thuỷ năng, nhiệt năng… Năng lượng tồn tại ở hai trạng thái: + Sẵn sàng sinh công: gọi là động năng + Dự trữ có tiềm năng sinh công: gọi là thế năng Trong tế bào, có nhiều dạng năng lượng khác nhau (cơ năng, hoá năng, điện năng, nhiệt năng,…). Dạng năng lượng chủ yếu của tế bào là hoá năng gồm: + Hoá năng trong các liên kết C – C; C – H của các phân tử hữu cơ như cacbohiđrat, lipit. Đây là trạng thái dự trữ không trực tiếp sinh ra công. Hoá năng trong các liên kết cao năng của phân tử ATP là trạng thái sẵn sàng sinh công duy trì các hoạt động sống của tế bào, cơ thể. 2. ATP – đồng tiền năng lượng của tế bào a) Cấu tạo phân tử ATP (Ađênôzin triphôtphat ) Phân tử ATP có 2 liên kết cao năng, liên kết giữa 2 nhóm phốt phát ngoài cùng có đặc điểm: mang nhiều năng lượng; rất dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng; rất dễ hình thành => ATP vừa dễ cho vừa dễ nhận năng lượng. 2. Chức năng của ATP Cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể. Như hoạt động + Phân giải và tổng hợp các chất; + Vận chuyển các chất qua màng; + Dẫn truyền xung thần kinh; + Co cơ…. CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT. Trong tế bào chuyển hoá vật chất luôn gắn liền với chuyển hoá năng lượng, diễn ra hàng loạt các phản ứng sinh hoá theo 2 hướng: Đồng hoá: là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản, tích luỹ năng lượng vào các liên kết C – C; C – H của các hợp chất hữu cơ được tổng hợp. Dị hoá: là quá trình phân giải các chất hữu cơ thành các chất vô cơ chuyển hoá năng lượng hoá học trong các liên kết C – C; C – H thành năng lượng hoá học trong liên kết cao năng của các phân tử ATP. Nhờ chuyển hoá vật chất và năng lượng mà tế bào có thể thực hiện các đặc trưng khác của sự sống như: sinh trưởng, phát triển, cảm ứng và sinh sản… Bài 1 4 : Vai trò của Enzim trong quá trình chuyển hoá vật chất I. ENZIM Enzim là chất xúc tác sinh học có thành phần hoá học cơ bản là prôtêin. Vai trò của enzim là làm giảm năng lượng hoạt hoá của các chất tham gia phản ứng, do đó làm tăng tốc độ phản ứng. 1. Cấu trúc của enzim 2. Cơ chế tác động của enzim Bước 1: E + S => E – S Bước 2: E – S => P + E 3. Các yếu tố ảnh đến hoạt tính của enzim. a) Nhiệt độ : Mỗi enzim có một nhiệt độ tối ưu tại đó enzim có hoạt tính tối đa => tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất. b) Độ pH : Mỗi enzim có một độ pH thích hợp. VD: pepsin có pH = 2 c) Nồng độ cơ chất : enzim không đổi, cơ chất tăng => hoạt tính enzim tăng => hoạt tính enzim không tăng (do các trung tâm hoạt động của enzim đã được bão hoà với cơ chất) d) Nồng độ enzim: Với 1 nồng độ nhất định thì cằng tăng nồng độ enzim thì tốc độ chuyển hoá càng tăng. e) Chất ức chế hoặc chất cảm ứng. Một số chất hoá học có khả năng ức chế hoặc kìm hãm mưc độ hoạt động của enzim theo phương thức hoạt hoá hoặc ức chế trung tâm phản ứng của enzim. II. VAI TRÒ CỦA ENZIM TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT. 1. Làm giảm năng lượng hoá => Làm tăng tốc độ phản ứng của các quá trình chuyển hoá => Duy trì các hoạt động sống của tế bào, cơ thể. 2. Duy trì các quá trình chuyển hoá 3. Tế bào tự điều chỉnh quá trình chuyển hoá vật chất để thích ứng với môi trường bằng cách điều chỉnh hoạt tính của enzim thông qua: + Các chất ức chế đặc hiệu + Các chất hoạt hoá + Ngoài cơ chế trên, quá trình chuyển hoá còn được điều hoà bằng cơ chế ức chế ngược. 1. Cấu tạo hoá học của enzim. Bản chất hoá học của Enzim chỉ được xác định đúng đắn từ sau khi kết tinh được Enzim (do Sumner- 1926). + Phần lớn các Enzim có dạng hạt như các prôtein hình hạt, chúng có khối lượng phân tử tương đối lớn 12.700 (Ribonucleoz), đến hàng triệu dalton). + Các Enzim có thể hoà tan trong nước, trong dung dịch muối loãng nhưng không tan trong dung môi phân cực, dung dịch Enzim có tính chất của dung dịch keo ưa nước giống như prôtein. + Các kết quả nghiên cứu cho thấy các Enzim cũng bị thuỷ phân dưới tác dụng của peptit- Hydrolaz, axít hoặc kiềm khi đó đều tạo ra các L- axít amin tự do. Qua đó chứng tỏ enzim được cấu tạo bởi prôtêin. Trong một số trường hợp người ta lại thu đựơc các thành phần khác là các vitamin, các ion kim loại… Như vậy nếu căn cứ vào thành phần hoá học của enzim người ta có thể chia chúng ra làm 2 loại: enzim 1 thành phần và enzim 2 thành phần. Enzim một thành phần hay enzim đơn giản có bản chất là prôtêin đơn giản, được cấu tạo từ một hoặc nhiều mạch polipeptit. Ví dụ như các enzim: pepsin, tripsin có trong ruột , dạ dày người và động vật. Enzim hai thành phần hay enzim phức bao gồm phần prôtêin gọi là apoezim, và phần không phải là prôtêin gọi là cofacto (yếu tố phối hợp). Các cofacto có thể là: + Các ion kim loại (Cu 2+ , Zn 2+ , Mo 5+ …) có trong thành phần của các metanoenzim (enzim kim loại) + Nhóm prostetic (nhóm ngoại) chứa vòng hem, có trong các enzim như catalaza, peroxidaza, xitocrom. + Các coenzim là những chất dẫn xuất của các vitamin tan trong nước, là thành phần của nhiều nhóm enzim trong hệ thống phân loại. Phần lớn enzim thuộc loại hai thành phần. Hai thành phần này có tác dụng bổ trợ lẫn nhau, trong đó apoenzim quyết định tính đặc hiệu của enzim, mặt khác còn làm tăng hoạt tính xúc tác của coenzim quyết định kiểu phản ứng mà enzim xúc tác, làm tăng độ bền của apoenzim đối với các yếu tố gây biến tính. Một coenzim khi kết hợp với các apoenzim khác nhau thì tạo ra các enzim khác nhau, nhưng giống nhau về kiểu phản ứng. Enzim có phần quan trọng là trung tâm hoạt động.Mỗi trung tâm hoạt động của enzim gồm hai vùng: + Vùng gắn cơ chất đảm bảo việc gắn cơ chất ở vị trí xác định tạo điều kiện cho vùng xúc tác hoạt động. Vùng này có liên quan đến tính đặc hiệu của enzim với cơ chất, vùng xúc tác có liên quan tới kiểu phản ứng của enzim. + Vùng xúc tác làm nhiệm vụ biến đổi chuyển hoá cơ chất thành sản phẩm cuối cùng. 2. Enzim xúc tác như thế nào? Bước đầu tiên của bất kì phản ứng nào có enzim xúc tác là sự hình thành mối liên kết đặc hiệu giữa các phân tử gọi là phức hợp enzim – cơ chất ( E-S). Kho cơ chất tác dụng với miền trung tâm hoạt động thì diễn ra sự tương tác giữa chúng với nhau tạo những phản ứng hoá học trong cơ chất và các sản phẩm thích hợp được tạo ra. Liền sau đó các sản phẩm rời khỏi trung tâm hoạt động và enzim lại được hoàn toàn tự do để sẵn sàng kết hợp với các phân tử cơ chất mới. Trình tự diễn biến các sự kiện này có thể lặp đi lặp lại nhanh. Cơ chất tương tác với enzim theo hai cơ chế. Trong trường hợp thứ nhất, điện tích và hình dạng bổ sung của hai phân tử này hoàn toàn phù hợp với nhau hình thành kiểu phức hợp bền vững. Cơ chế này thuộc giả thuyết "khoá và chìa khoá" hay "chìa trong ổ khoá". Trong cơ chế thứ hai, sự gắn cơ chất vào enzim làm thay đổi cấu hình của enzim và đặt toàn bộ phức hợp vào một trạng thái thuận lợi cho phản ứng xúc tác. Cơ chế này có sức thuyết phục hơn gọi là " phù hợp do cảm ứng". Cơ chế này sẽ làm căng hoặc dồn nén một hoặc vài mối liên kết hoá học trong cơ chất làm cho phản ứng hoá học trở nên dễ dàng hơn nhiều. Khi các sản phẩm tách ra, enzim quay lại hình dạng bình thường. Tripsin và chinotripsin là những enzim thuỷ giải prôtêin được nghiên cứu tường tận nhất. Hoạt tính xúc tác của chinotrisin do ba axít amin: histidin 57, aspartat 102 và serin 195. Ba axít amin này nằm cách xa nhau trong cấu trúc bậc 1, chúng được kéo gần lại để hình thành vị trí hoạt động do sự uốn khúc của enzim và diễn biến của cơ chế xúc tác phản ứng thuỷ giải liên kết peptit được thể hiện ở hình dưới. 3. Một số tính chất của enzim. 3.1. Đặc tính bị biến tính. Dưới tác động của các tác nhân vật lý, hoá học Enzim cũng dễ bị kết tủa Cụ thể: Dưới tác động của: Etanol, axeton, nhiệt độ thấp, Enzim bị kết tủa nhưng không mất hoạt tính xúc tác và ngược lại. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, axít hoặc kiềm đặc, muối kim loại nặng phần lớn Enzim bị mất hoạt tính xúc tác. 3.2. Enzim có khả năng xúc tác rất lớn. Các enzim làm tăng tốc độ phản ứng lên rất lớn phản ứng đơn giản nhất là sự hidrat hoá CO 2 được xúc tác bởi enzim cacboxin anhiđraza theo phương trình: CO 2 + H 2 O = HCO 3- + H + Enzim xúc tác cho quá trình này là một trong những enzim đã biết có tốc độ phản ứng nhanh nhất. Mỗi phân tử enzim trong một giây có thể hidrat hoá 105 phân tử CO 2. Phản ứng này nhanh gấp 107 lần khi không có enzim xúc tác. 4.Tính đặc hiệu của enzim. Tính đặc hiệu còn gọi là tính chuyên hoá của enzim nghĩa là mỗi enzim có khả năng xúc tác do sự chuyển hoá một hay một số chất nhất định, theo một kiểu phản ứng nhất định. Đó cũng là đặc tính cơ bản của enzim và là đặc điểm khác biệt so với các chất xúc tác hoá học. Tính đặc hiệu của enzim được chia thành 2 loại đặc hiệu kiểu phản ứng và đặc hiệu cơ chất. . Bài 11: Vận chuyển các chất qua màng sinh vật Trong tự nhiên các chất đều có xu hướng dịch chuyển. hợp và hoà tan của 2 màng là tuỳ thuộc vào một loại prôtêin đặc trưng (prôtêin hoà hợp màng). Bài 13: Khái quát về năng lượng và chuyển hoá vật chất I. NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG TRONG. thể thực hiện các đặc trưng khác của sự sống như: sinh trưởng, phát triển, cảm ứng và sinh sản… Bài 1 4 : Vai trò của Enzim trong quá trình chuyển hoá vật chất I. ENZIM Enzim là chất xúc tác